一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，包括：光學(xué)影像設(shè)備，所述光學(xué)影像設(shè)備設(shè)有屏蔽殼及光學(xué)暗箱，所述光學(xué)暗箱內(nèi)設(shè)有影像裝置；一導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌兩端分別位于現(xiàn)有醫(yī)用磁共振設(shè)備與所述光學(xué)影像設(shè)備中，且所述導(dǎo)軌上設(shè)有承載小動(dòng)物的承載臺(tái)，且所述承載臺(tái)能夠在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。所述屏蔽殼隔絕所述磁共振設(shè)備與所述光學(xué)影像設(shè)備的相互干擾；所述承載臺(tái)保證小動(dòng)物無(wú)需懸掛，且在磁共振成像和光學(xué)成像時(shí)姿態(tài)不變。采用兩面反射鏡和旋轉(zhuǎn)輪，使得所述光學(xué)影像設(shè)備在一個(gè)平面內(nèi)可以采集到多角度，多光譜的自發(fā)熒光數(shù)據(jù)?；谠撟园l(fā)熒光數(shù)據(jù)，結(jié)合所述磁共振設(shè)備提供的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高精度三維成像。
【專利說(shuō)明】一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，更具體的說(shuō)，涉及結(jié)合磁共振的多光譜，多角度自發(fā)熒光斷層成像設(shè)備，可以在細(xì)胞、基因和分子水平上實(shí)現(xiàn)生物體內(nèi)部生理或病理過(guò)程的無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)在體成像。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)Weissleder所提出了分子影像的概念，一切能夠在細(xì)胞和分子水平在體對(duì)生物過(guò)程進(jìn)行表征和測(cè)量的生物醫(yī)學(xué)成像方法都屬于分子影像的范疇。目前常見(jiàn)的分子影像模態(tài)主要包括核素成像，如正電子發(fā)射斷層成像、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像、磁共振成像，光學(xué)成像、超聲成像等。每一種模態(tài)的成像技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而各模態(tài)之間的差異主要體現(xiàn)在時(shí)間或空間分辨率、穿透深度、成像代價(jià)、靈敏度以及對(duì)成像對(duì)象的危害等方面。其中，與其它在體成像技術(shù)相比，光學(xué)分子影像具有操作簡(jiǎn)便、測(cè)量快速、結(jié)果直觀、無(wú)輻射、高靈敏度及設(shè)備成本較低等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已發(fā)展成為一種理想的活體小動(dòng)物成像方法，并在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物研發(fā)等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，但在體光學(xué)分子成像技術(shù)的研究目前仍處于初期階段，在成像算法、成像系統(tǒng)等方面都存在著關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題尚未解決。
[0003]2010 年 2 月發(fā)表在 Nature 雜志上題為“Animal Imaging-the Whole Picture”的影像學(xué)述評(píng)對(duì)目前處于研究和應(yīng)用階段的幾種主要成像技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合及參數(shù)進(jìn)行了比較。文中指出鑒于各種成像模態(tài)各自的優(yōu)勢(shì)和局限性，將多種成像方式進(jìn)行融合(如PET/CT、SPECT/CT、PET/MR、MR/CT等)，即所謂的多模態(tài)成像(Multimodalities)，構(gòu)建多維、彩色的圖像是最佳的選擇。近 年來(lái)在生物醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域，采用多模態(tài)的方式進(jìn)行相關(guān)研究的內(nèi)容越來(lái)越多。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中中國(guó)發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)CN101301192B公開(kāi)了一種多模態(tài)自發(fā)熒光斷層成像設(shè)備，該設(shè)備信號(hào)采集模塊中采用小動(dòng)物懸掛旋轉(zhuǎn)多角度采集熒光和X光信號(hào)，進(jìn)行多模態(tài)融合，重建生物體內(nèi)部光源位置。X光對(duì)軟組織成像效果不是很好，并且小動(dòng)物懸掛姿態(tài)內(nèi)臟器官形變較大，而且單光譜數(shù)據(jù)不充分，都對(duì)重建效果帶來(lái)不利。在中國(guó)實(shí)用新型專利說(shuō)明書(shū)CN202568208U中也公開(kāi)了一種多光譜熒光斷層成像裝置，該裝置采用濾光片獲取多張熒光圖像用來(lái)光學(xué)三維重建，但是采用的是正面單角度光學(xué)信號(hào)，并且未提供采用其他模態(tài)成像來(lái)提供組織結(jié)構(gòu)用于三維重建。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，包括:
[0006]光學(xué)影像設(shè)備，所述光學(xué)影像設(shè)備設(shè)有屏蔽殼及光學(xué)暗箱，所述光學(xué)暗箱內(nèi)設(shè)有影像裝置；
[0007]—導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌一端位于所述光學(xué)影像設(shè)備中，且所述導(dǎo)軌上設(shè)有承載小動(dòng)物的承載臺(tái)，且所述承載臺(tái)能夠在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述載物臺(tái)中設(shè)有加熱墊。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述載物臺(tái)上設(shè)有兩面反射鏡。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述載物臺(tái)上方設(shè)有鏡頭，且所述鏡頭固定在所述光學(xué)暗箱頂部。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述載物臺(tái)與所述鏡頭之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)輪，所述旋轉(zhuǎn)輪上設(shè)有不同中心波長(zhǎng)的帶通濾光片。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述光學(xué)暗箱設(shè)于所述屏蔽殼內(nèi)，且所述屏蔽殼設(shè)有外屏蔽門及內(nèi)屏蔽門，所述外屏蔽門與內(nèi)屏蔽門之間形成過(guò)渡空間。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述光學(xué)暗箱為不透光材料，所述屏蔽殼為高磁導(dǎo)率材料。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述導(dǎo)軌上設(shè)有小動(dòng)物線圈。
[0015]本發(fā)明提供的磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，與磁共振設(shè)備配合工作，所述導(dǎo)軌一端位于所述光學(xué)影像設(shè)備中，另一端位于所述磁共振設(shè)備中，所述承載臺(tái)能夠沿著所述導(dǎo)軌在所述光學(xué)影像設(shè)備與所述磁共振設(shè)備之間滑動(dòng)。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:采用磁屏蔽設(shè)計(jì)，將光學(xué)影像設(shè)備置于磁共振室，通過(guò)導(dǎo)軌傳輸，保持小動(dòng)物姿態(tài)不變 ，對(duì)于光學(xué)三維斷層重建極為重要。雙層隔離門設(shè)計(jì)，完全隔絕磁共振設(shè)備的磁場(chǎng)與所述光學(xué)影像設(shè)備的相互干擾。
[0017]采用磁共振提供小動(dòng)物結(jié)構(gòu)信息，相比傳統(tǒng)的采用計(jì)算機(jī)斷層成像的方法，具有更高的軟組織空間分辨率，有利于更準(zhǔn)確的分割小動(dòng)物內(nèi)部軟組織，從而提高光學(xué)三維斷
層重建精度。
[0018]采用兩面反射鏡和旋轉(zhuǎn)輪，使得光學(xué)影像設(shè)備在一個(gè)平面內(nèi)可以拍攝到多角度、多光譜的自發(fā)熒光信息。更多的數(shù)據(jù)，降低了自發(fā)熒光斷層成像理論上的病態(tài)性。
[0019]傳統(tǒng)結(jié)合計(jì)算機(jī)斷層成像的自發(fā)熒光系統(tǒng)，小動(dòng)物置于懸掛狀態(tài)，內(nèi)部器官變形較大且不易固定，實(shí)驗(yàn)不方便。本發(fā)明采用承載臺(tái)，小動(dòng)物無(wú)需懸掛，實(shí)驗(yàn)更為方便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2為本發(fā)明屏蔽殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明光學(xué)影像設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為使用本發(fā)明一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]請(qǐng)參考圖1，圖1為一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，光學(xué)暗箱105通過(guò)導(dǎo)軌104實(shí)現(xiàn)與磁共振設(shè)備101對(duì)接，保證小動(dòng)物102姿態(tài)統(tǒng)一，保證后續(xù)步驟中小動(dòng)物的內(nèi)臟不會(huì)發(fā)生形變。光學(xué)信號(hào)和磁共振依次掃描。小動(dòng)物102通過(guò)導(dǎo)軌104送入光學(xué)暗箱105和小動(dòng)物線圈103中。[0026]請(qǐng)參考圖2，圖2為屏蔽殼結(jié)構(gòu)示意圖；演示小動(dòng)物102如何進(jìn)入光學(xué)暗箱內(nèi)艙205。小動(dòng)物102置于導(dǎo)軌104上。外艙門202，內(nèi)艙門204都處于關(guān)閉狀態(tài)。首先外艙門202開(kāi)啟，小動(dòng)物102沿導(dǎo)軌104自動(dòng)運(yùn)行至過(guò)渡艙203處。外艙門202關(guān)閉，內(nèi)艙門204開(kāi)啟。小動(dòng)物102沿導(dǎo)軌104運(yùn)行至內(nèi)艙205處，內(nèi)艙門204關(guān)閉。小動(dòng)物102出艙采用相反流程。屏蔽殼材料為坡莫合金，達(dá)到將光學(xué)設(shè)備與磁共振設(shè)備磁場(chǎng)隔離的作用。
[0027]圖3為光學(xué)影像設(shè)備示意圖。其包括屏蔽殼301與光學(xué)暗箱302，軸流風(fēng)扇303，315構(gòu)成對(duì)流風(fēng)，用于相機(jī)散熱。高靈敏度EMCCD相機(jī)304和鏡頭305用于拍攝光學(xué)信號(hào)。鏡頭305固定于旋轉(zhuǎn)輪306上方，濾光片307置于旋轉(zhuǎn)輪306的不同孔處?？梢圆杉喙庾V光學(xué)信號(hào)。旋轉(zhuǎn)輪306通過(guò)旋轉(zhuǎn)可以拍攝到不同波長(zhǎng)的光學(xué)信號(hào)，從而獲取多光譜信息。LED白光燈308，314可以提供暗箱302內(nèi)白光光照，方便小動(dòng)物102的白光表面拍攝。高反射率薄膜反射鏡309，313提供兩個(gè)側(cè)面的光學(xué)信息，實(shí)現(xiàn)同時(shí)多角度采集光學(xué)信號(hào)。載物臺(tái)311采用上下可移動(dòng)設(shè)計(jì)使得光學(xué)調(diào)焦更為靈活。載物臺(tái)311內(nèi)部采用加熱墊312可以保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小動(dòng)物體溫恒定。
[0028]圖4為小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)完整的實(shí)驗(yàn)流程圖。結(jié)合真實(shí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)詳解該設(shè)備工作流程。小動(dòng)物102預(yù)處理進(jìn)行相應(yīng)的麻醉，注射底物，固定于導(dǎo)軌104。風(fēng)扇303，315開(kāi)啟，相機(jī)304接通電源，采用半導(dǎo)體進(jìn)行降溫至工作溫度，加熱墊312開(kāi)啟，調(diào)節(jié)鏡頭305焦距和載物臺(tái)311高度，進(jìn)行光學(xué)對(duì)焦。將小動(dòng)物102送入小動(dòng)物線圈103，并同小動(dòng)物線圈103 —起進(jìn)入磁共振設(shè)備101的掃描腔進(jìn)行掃描。接下來(lái)，一方面，采用半自動(dòng)方法對(duì)獲取的磁共振體數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，獲取小動(dòng)物體表輪廓與器官輪廓，并進(jìn)行剖分。另一方面在光學(xué)暗室302中進(jìn)行光學(xué)拍攝。小動(dòng)物102通過(guò)導(dǎo)軌104運(yùn)送至光學(xué)設(shè)備門口，按照?qǐng)D2所示的進(jìn)艙步驟，進(jìn)入光學(xué)暗箱內(nèi)部。通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)輪306旋轉(zhuǎn)，切換不同波長(zhǎng)濾波片307進(jìn)行熒光信號(hào)拍攝，曝光時(shí)間視熒光光強(qiáng)調(diào)整，在IOs~180s之間。拍攝完熒光信號(hào)，需要進(jìn)行白光拍攝。旋轉(zhuǎn)輪306切換至無(wú)濾光片處，LED白光燈308，314開(kāi)啟，拍攝白光信號(hào)，曝光時(shí)間
0.1s0光學(xué)信號(hào)拍攝結(jié)束，進(jìn)行光學(xué)信號(hào)與磁共振數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與表面映射，采用自動(dòng)的基于小動(dòng)物102輪廓的方式進(jìn)行磁共振數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，并基于朗伯源的自由空間光傳播模型進(jìn)行表面光強(qiáng)映射。采用基于擴(kuò)散模型，采用有限元的方法，進(jìn)行精確的光源位置和大小重建。
[0029]本發(fā)明采用磁屏蔽設(shè)計(jì)，將光學(xué)設(shè)備置于磁共振室，通過(guò)導(dǎo)軌傳輸，保持小動(dòng)物姿態(tài)不變，對(duì)于光學(xué)三維斷層重建極為重要。雙層隔離門設(shè)計(jì)，完全隔絕磁場(chǎng)與設(shè)備的相互干擾。
[0030]采用磁共振提供生物體結(jié)構(gòu)信息，相比于傳統(tǒng)的采用計(jì)算機(jī)斷層成像的方法，具有更好的軟組織分辨特性，而在光學(xué)重建中，軟組織的準(zhǔn)確成像對(duì)組織分割有很大影響。
[0031]采用旋轉(zhuǎn)輪控制多光譜采集，和多鏡面設(shè)計(jì)，使得一個(gè)平面可以拍攝到多角度，多光譜的自發(fā)熒光信息。更多的數(shù)據(jù)，降低了自發(fā)熒光斷層成像理論上的病態(tài)性。
[0032]相比于傳統(tǒng)的結(jié)合計(jì)算機(jī)斷層成像的自發(fā)熒光系統(tǒng)，小動(dòng)物置于懸掛狀態(tài)，使得內(nèi)部器官變形較大，并且小動(dòng)物處于懸掛狀態(tài)不易固定，往往帶來(lái)不便。本發(fā)明采用鏡面拍攝光學(xué)信號(hào)和通過(guò)磁共振采集結(jié)構(gòu)信息，小動(dòng)物無(wú)需懸掛，實(shí)驗(yàn)更為方便。
[0033]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于，包括:
光學(xué)影像設(shè)備，所述光學(xué)影像設(shè)備設(shè)有屏蔽殼及光學(xué)暗箱，所述光學(xué)暗箱內(nèi)設(shè)有影像裝置； 一導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌一端位于所述光學(xué)影像設(shè)備中，且所述導(dǎo)軌上設(shè)有承載小動(dòng)物的承載臺(tái)，且所述承載臺(tái)能夠在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述載物臺(tái)中設(shè)有加熱墊。
3.如權(quán)利要求1所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述載物臺(tái)上設(shè)有兩面反射鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述載物臺(tái)上方設(shè)有鏡頭，且所述鏡頭固定在所述光學(xué)暗箱頂部。
5.如權(quán)利要求4所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述載物臺(tái)與所述鏡頭之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)輪，所述旋轉(zhuǎn)輪上設(shè)有不同中心波長(zhǎng)的帶通濾光片。
6.如權(quán)利要求1所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述光學(xué)暗箱設(shè)于所述屏蔽殼內(nèi)，且所述屏蔽殼設(shè)有外屏蔽門及內(nèi)屏蔽門，所述外屏蔽門與內(nèi)屏蔽門之間形成過(guò)渡空間。
7.如權(quán)利要求1所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述光學(xué)暗箱為不透光材料，所述屏蔽殼為高磁導(dǎo)率材料。
8.如權(quán)利要求1所述的一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)軌上還設(shè)有小動(dòng)物線圈。
9.一種磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，與磁共振設(shè)備配合工作，其特征在于:所述磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備設(shè)有如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的磁共振兼容的自發(fā)熒光斷層分子影像設(shè)備，且所述導(dǎo)軌一端位于所述光學(xué)影像設(shè)備中，另一端位于所述磁共振設(shè)備中，所述承載臺(tái)能夠沿著所述導(dǎo)軌在所述光學(xué)影像設(shè)備與所述磁共振設(shè)備之間滑動(dòng)。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK103622673SQ201310562303
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】陳多芳, 張軍, 梁繼民, 陳雪利, 雷晶, 薛華丹, 金征宇, 田捷 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)